专题15破解振动图像-波动图像-光的折射-全反射-冲刺高考物理小题限时集训(解析版)

15破解振动图像波动图像光的折射全反射难度：★★★★☆建议用时：30分钟正确率：/151．（2023北京丰台区高三综合练习）图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为t1时刻拍摄的小球的像，N为tA．小球在t1、tB．增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少C．小球从t1时刻运动至平衡位置的时间大于从tD．从t1时刻到t【答案】B【解析】A．小球做简谐振动，加速度方向指向平衡位置，由图可知小球在t1、tB．小球做简谐振动的周期不变，增大增大底片匀速运动的速度，则底片运动的时间减少，拍摄小球像的个数减少，B正确；C．由图可知，M点为振幅最大处向平衡位置振动，则小球从t1时刻运动至平衡位置的时间为T4,小球在N位置先向最大振幅处振动，再向平衡位置运动，从t2时刻运动至平衡位置的时间大于T4,所以小球从D．从t1时刻到t故选B。2．（2022北京学业水平等级性考试）在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t=0时，x=0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。t=A．t=0时，质点P0沿y轴负方向运动 B．t=34C．t=34T时，质点P3和P【答案】D【解析】A．由t=34T时的波形图可知，波刚好传到质点P6，根据“上下坡法”，可知此时质点P6沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，故t=0B．由图可知，在t=34TC．由图可知，在t=34T时，质点P3沿y轴负方向运动，质点D．由图可知λ解得λ=8a故该列绳波的波速为v=λT故选D。3．（2021年湖北省学业水平选择性考试）(多选)一列简谐横波沿x轴传播，在t=0时刻和t=1s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在0~1s内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是（）A．波沿x轴正方向传播B．波源振动周期为1.1sC．波的传播速度大小为13m/sD．t=1s时，x=6m处的质点沿y轴负方向运动【答案】AC【解析】A．由题意，x=0处的质点在0~1s的时间内通过的路程为4.5cm，则结合图可知t=0时刻x=0处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向关系可知，该波的传播方向沿x轴的正方向，故A正确；BC．由题意可知，t=1s为1312T，解得由图可知λ=12则v=故C正确，B错误；D．由同侧法可知t=1s时，x=6m处的质点沿y轴正方向运动，故D错误。故选AC。4．（2022年天津高考）在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和x=7m处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，某时刻a和b分别传播到x=3m和x=5mA．a与b的频率之比为2:1 B．O与P开始振动的时刻相同C．a与b相遇后会出现干涉现象 D．O开始振动时沿y轴正方向运动【答案】A【解析】A．由同一均匀介质条件可得a和b两列波在介质中传播速度v相同，由图可知，a和b两列波的波长之比为λ根据f=可得a与b的频率之比为f故A正确；B．因a和b两列波的波速相同，由a和b两列波分别传播到x=3m和x=5m处的时刻相同，可知O与C．因a与b的频率不同，a与b相遇后不能产生干涉现象，故C错误；D．a波刚传到3m处，由波形平移法可知，3m处的质点开始振动方向沿y轴负方向，而所有质点的开始振动方向都相同，所以O点开始振动的方向也沿故选A。5．（2023济南一模）一条轻长绳放置在水平桌面上，俯视图如图甲所示，用手握住长绳的一端O，从t=0时刻开始用手带动O点沿垂直绳的方向（图甲中y轴方向）在水平面内做简谐运动，0∼6s内O点的振动图像如图乙所示。t=4A． B．C． D．【答案】B【解析】由图乙可知波形图对应的质点起振方向沿y轴正方向，且开始时的周期较小，则对应的波形图开始时波长较小。故选B。6．（2022山东高考）(多选)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。当t=7sA． B．C． D．【答案】AC【解析】由O点的振动图像可知，周期为T=12s，设原点处的质点的振动方程为y=A则10解得φ在t=7s时刻y因7则在t=7s时刻质点在y轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C所示；若波向左传播，则波形如A所示。故选AC。7．（2023·北京平谷·统考一模）如图所示，玻璃砖的上表面aa′与下表面bb′平行，一束红光从上表面的P点处射入玻璃砖，从下表面的A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化B．红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化C．若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的Q点左侧某处发生全反射D．若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，则紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖【答案】D【解析】A．波速由介质决定，但频率由波源决定，同一种波在不同的介质中，波速不同，但频率不变，由公式v=λf可得，红光进入玻璃砖前后的波长会发生变化，A错误；B．光具有波粒二象性，从波动性的角度说，光作为一种电磁波，一种单色光即一种单一频率的光，对一种介质的折射率n是一定的，从空气进入玻璃介质后，光的频率不变，由折射定律n=可得，v会发生改变，所以红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化，B错误；C．根据光的可逆性原理，只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以增大红光的入射角，则红光不会在玻璃砖下表面发生全反射，C错误；D．若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，由于紫光折射率较大，所以紫光折射角较小，所以紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖，D正确。故选D。8．（2023·安徽·统考二模）(多选)如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹（双缝间距和缝屏间距均不变）；②让这三种单色光分别照射到某金属板表面，观察与金属板连接的静电计指针是否转动；下列说法中正确的是（）A．在棱镜中a光的速度最大B．如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光C．a种色光形成的干涉条纹间距最大D．若c光能使该金属板发生光电效应，a光一定不能使该金属发生光电效应【答案】ABC【解析】A．因a光的偏折程度最小，则折射率最小，根据v=可知在棱镜中a光的速度最大，选项A正确；B．因c光的折射率最大，根据sin可知c光临界角最小，则如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光，选项B正确；C．a种色光频率最小，波长最长，根据Δ可知a光形成的干涉条纹间距最大，选项C正确；D．c光频率最大，a光频率最小，若c光能使该金属板发生光电效应，a光不一定不能使该金属发生光电效应，选项D错误。故选ABC。9．（2021·江苏·高考真题）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（）A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.8【答案】A【解析】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示全反射的条件sin由几何关系知sin联立解得n=1.2故A正确，BCD错误.故选A.10．（2023·湖南常德·统考模拟预测）(多选)近日根据国际报道，光纤通信速率创造出了新的记录，每秒可以传达1.84Pbit，这相当于每秒可以传输约236个1TB硬盘的数据。目前正常的网速想要传输1TB硬盘的数据，需要花费四到八小时以上，如果这项技术能大规模商用，网速将得到大幅提升。光纤通讯中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示，一束激光由光导纤维左端的点O以α=60°的入射角射入一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面（侧面与过O的法线平行）发生全反射，如图乙所示。下列说法中正确的是（）A．光纤内芯的折射率比外套的小 B．光从左端空中进入光纤内芯后，其频率不变C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 D．内芯对这种激光的折射率n=【答案】BD【解析】A．激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误；B．光从左端空中进入光纤内芯后，波长和波速会发生变化，但频率和周期不变，故B正确；C．频率越大的光，介质对它的折射率越大，根据v=cnD．根据折射定律n=根据全反射公式n=联立解得n=72故选BD。11．（2020·浙江·统考高考真题）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（）A．玻璃砖的折射率为1.5B．OP之间的距离为2C．光在玻璃砖内的传播速度为3D．光从玻璃到空气的临界角为30°【答案】C【解析】AB．作出两种情况下的光路图，如图所示设OP=x，在A处发生全反射故有sin由于出射光平行可知，在B处射出，故n=由于sin联立可得n=3，x=C．由v=可得v=3D．由于sin所以临界角不为30°，故D错误。故选C。12．（2023·辽宁大连·统考一模）如图所示，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，上表面恰好水平，轴线OO＇垂直于水平桌面。位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO＇夹角θ=60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O'B=32RA．透明半球体对该单色光的折射率n=2 B．透明半球体对该单色光的折射率C．该光在半球体内传播的时间为3R3c 【答案】B【解析】AB．光从光源S发出经半球到达水平桌面的光路图如下光由空气射向半球体，由折射定律有n=在ΔOCD中可知∠COD=60°由几何关系可知γ=∠COD=60°故γ=θ=60°光由半球体射向空气，由折射定律有n=故α=β由几何知识可得α+β=60°故α=β=30°故n=sinθCD．光在半球体中的传播速度为v=由几何知识可得AC解得AC=光在半球体内传播的时间为t=ACv故选B。13．（2023·山西运城模拟）一柱状容器的高为3l，底面是边长为2l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的红光经过容器内部相应光路后，从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光，则（）A．该透明液体对红光的折射率为5B．红光在透明液体中的传播速度为0.6cC．红光从透明液体到空气的临界角为37°D．将红光改为紫光后从D点射出的两束光夹角为锐角【答案】A【解析】设从光源发出的光直接照射到D点射出的光的入射角为i1，折射角为r1，经反光壁反射后从D点射出的光的入射角为i2，折射角为r2，在剖面图内作光源相对于反光壁的对称点C，连接CD，交反光壁于E点，则这两束光的光路图如图所示A．设液体对红光的折射率为n，由折射定律可得n=sinr由题意可得r1＋r2=90°由几何关系可得sini1联立可得n=53B．由折射定律可得n=可得红光在透明液体中的传播速度v=35C．由全反射临界角公式可得sin故红光从透明液体到空气的临界角大于37°，C错误；D．将红光改为紫光后，光的频率增大，液体对光的折射率变大，因为入射角不变，则折射角增大，故两条折射光线夹角为钝角，D错误。‍故选A。14．（2022年高考浙江6月真题）(多选)位于x=0.25m的波源p从t=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在t=2.0s时波源停止振动，t=2.1s时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置xa=1.75A．沿x轴正负方向传播的波发生干涉B．t=0.42sC．t=2.25s时，质点a沿yD．在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m【答案】BD【解析】A．波从波源发出后，向x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A错误；B．由图可知，波的波长λ=1由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得T解得T=0.4根据同侧法可知，波源的振动方向向上，t=0.42s即T<t<C．波的波速v=波源停止振动，到质点a停止振动的时间t即质点a还在继续振动，t=2.1s到t=2.25s经过时间t2=0.15s即TD．波传到b点所需的时间t在0到2s内，质点b振动的时间为t质点b运动总路程s=17A=17×0.15m=2.25故选BD。15．（2023山东3月联考）一列简谐横波在t=13s时的波形图如图甲所示，a、b是介质中的两个质点，a质点的平衡位置坐标为x＝0，图乙是质点bA．当t=712s时，a